CN106312513B - 环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置及工艺方法 - Google Patents

环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置及工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置及工艺方法，包括液压模块(1)、模压模块(2)、间隙配合件(3)，其中，间隙配合件(3)装配在模压模块(2)中；液压模块(1)，包括支撑架(11)、液压器(12)，施压轴杆(13)，压力传送块(14)；支撑架(11)、液压器(12)，施压轴杆(13)，压力传送块(14)依次连接。本发明不仅使毛细芯和蒸发器壳体之间的尽可能的减少了刮擦，而且有效减小了毛细芯与蒸发器壳体之间装配时产生的接触热阻。对提高LHP产品的可靠性和传热性能有显著作用。

Description

环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置及工艺方法
技术领域
本发明涉及航天器热控制的环路热管控温技术领域，具体地，涉及环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置。
背景技术
环路热管(Loop Heat Pipe，LHP)是一种高效的两相传热装置，它利用蒸发器内毛细芯产生的毛细力驱动工质循环流动，利用工质蒸发与冷凝的相变过程传递热量，实现航天器热排散。目前，环路热管控温装置已成为欧美国家航天器的主要热控手段。
蒸发器内毛细芯作为环路热管的核心部件，其参数直接决定环路热管的运行特性。目前，毛细芯是通过将微型金属粉或非金属粉颗粒先压制，然后在真空炉或氢气还原炉内烧结制作的工艺方法。由于颗粒在烧结过程中会产生尺寸收缩，所以，一般情况下会按照颗粒的特性、颗粒的被施压压力和烧结的温度进行烧结收缩量的计算。然后根据需求尺寸和计算收缩量对毛细芯坯料尺寸进行计算。但是，这种工艺方法因为对颗粒的施压不均匀及烧结温度不均匀等原因，往往将导致生产的毛细芯的尺寸精度较差。如果对烧结完成的毛细芯进行后加工，将会导致毛细芯外表面的微孔大面积堵塞，而毛细芯外表面的微孔对毛细芯的整体性能是最重要的，一旦毛细芯的外表面发生大面积堵塞，将严重降低毛细芯的孔隙率和渗透率。所以，烧结后的毛细芯严禁再进行任何后加工处理。
目前，航天用环路热管均为圆柱形蒸发器。环路热管使用时，被控温单机以接触导热的形式通过蒸发器壳体将热量传递给毛细芯。整体接触热阻增大，将导致环路热管的***温差增大，局部接触热阻过大，将导致接触热阻小的区域局部热流密度过大，从而导致该局部烧干，使环路热管失效。为减少接触热阻，通常将毛细芯与蒸发器壳体进行过盈装配。毛细芯的外径尺寸精度差，在过盈量设计时，必须按照毛细芯外径尺寸的最大值进行设计。这种过盈量设计的方法，在过盈量设计较小时将导致毛细芯大部分面积与蒸发器壳体无法进行有效接触，过盈量设计较大时将导致过盈装配时毛细芯外表面产生大量刮擦，导致毛细芯外表面大量微孔被堵塞。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置。
根据本发明提供的一种环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置，包括液压模块1、模压模块2、间隙配合件3，其中，间隙配合件3装配在模压模块2中，间隙配合件3包括相连接的毛细芯31和蒸发器壳体32；
-液压模块1，包括支撑架11、液压器12，施压轴杆13，压力传送块14；支撑架11、液压器12，施压轴杆13，压力传送块14依次连接；
-模压模块2，包括由上往下依次可拆卸连接的防失稳工装组件21、导向工装22、模压工装23、接收安全工装24；
模压模块2连接支撑架11。
优选地，防失稳工装组件21，包括由上往下依次同轴设置的多个防失稳工装；多个防失稳工装之间通过法兰和螺栓可拆卸连接。
优选地，防失稳工装组件21包括四个防失稳工装，这四个防失稳工装由上往下依次为第一防失稳工装211、第二防失稳工装212、第三防失稳工装213、第四防失稳工装214。
优选地，模压工装23，包括钨钢环套231、钨钢环232；钨钢环套231套设在钨钢环232内，以过紧配合进行装配。
优选地，防失稳工装组件21、导向工装22、模压工装23、接收安全工装24之间通过法兰和螺栓进行紧固连接。
优选地，压力传送块14位于防失稳工装组件21的上方。
根据本发明提供的一种环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配工艺方法，利用上述的环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置，包括如下步骤：
步骤1：将毛细芯31和蒸发器壳体32按照毛细芯31最大外径尺寸进行间隙配合；将间隙配合件3装配入模压模块2，利用液压器12，通过施压轴杆13和压力传送块14对间隙配合件3施加压力，在模压模块2内进行一次模压；
步骤2：当施压轴杆13下端面与当前最上方的防失稳工装上端面接触时，完成一次模压，然后取掉当前最上方的防失稳工装继续对间隙配合件3进行下一次模压；其中，所述步骤2执行多次，直到全部防失稳工装均被取掉；
步骤3：取掉导向工装22继续对间隙配合件3进行模压，直至间隙配合件掉入接收安全工装24。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一种环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配工艺步骤；
图2为本发明一次模压起始阶段结构示意图；
图3为本发明二次模压起始阶段结构示意图；
图4为本发明三次模压起始阶段结构示意图；
图5为本发明四次模压起始阶段结构示意图；
图6为本发明五次模压起始阶段结构示意图；
图7为本发明模压完成阶段结构示意图；
图8为本发明施压轴杆13、压力传送块14组装结构示意图；
图9为本发明模压模块2结构示意图；
图10、图11为本发明钨钢环232结构示意图；
图12为本发明间隙配合件结构示意图。
图中：1为液压模块，2为模压模块，3为间隙配合件，11为支撑架，12为液压器，13为施压轴杆，14为压力传送块，21为防失稳工装组件，22为导向工装，23为模压工装，24为接收安全工装，211为第一防失稳工装，212为第二防失稳工装，213为第三防失稳工装，214为第四防失稳工装，231为钨钢环套，232为钨钢环，31为毛细芯，32为蒸发器壳体。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明不仅使毛细芯和蒸发器壳体之间的尽可能的减少了刮擦，而且有效减小了毛细芯与蒸发器壳体之间装配时产生的接触热阻。对提高LHP产品的可靠性和传热性能有显著作用。
具体地，根据本发明提供的一种环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置，包括液压模块1、模压模块2、间隙配合件3，其中，间隙配合件3装配在模压模块2中，间隙配合件3包括相连接的毛细芯31和蒸发器壳体32；液压模块1，包括支撑架11、液压器12，施压轴杆13，压力传送块14；支撑架11、液压器12，施压轴杆13，压力传送块14依次连接；模压模块2，包括由上往下依次可拆卸连接的防失稳工装组件21、导向工装22、模压工装23、接收安全工装24；模压模块2连接支撑架11。
防失稳工装组件21，包括由上往下依次同轴设置的多个防失稳工装；多个防失稳工装之间通过法兰和螺栓可拆卸连接。防失稳工装组件21包括四个防失稳工装，这四个防失稳工装由上往下依次为第一防失稳工装211、第二防失稳工装212、第三防失稳工装213、第四防失稳工装214。模压工装23，包括钨钢环套231、钨钢环232；钨钢环套231套设在钨钢环232内，以过紧配合进行装配。防失稳工装组件21、导向工装22、模压工装23、接收安全工装24之间通过法兰和螺栓进行紧固连接。压力传送块14位于防失稳工装组件21的上方。
更为具体地，所述液压模块1通过模压模块2对间隙配合件3进行尺寸整形。钨钢环232为高硬度的钨钢环。液压器12通过螺栓与支撑架11连接，液压器12依次通过施压轴杆13，压力传送块14对间隙配合件进行施压，压力传送块14上侧外径大于间隙配合件蒸发器壳体32内径，小于蒸发器壳体32外径。优选地，防失稳工装组件21数量至少为两支。钨钢环232的尺寸为两种或两种以上。
根据本发明提供的一种环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配工艺方法，利用上述的环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置，包括如下步骤：
步骤1：将毛细芯31和蒸发器壳体32按照毛细芯31最大外径尺寸进行间隙配合；将间隙配合件3装配入模压模块2，利用液压器12，通过施压轴杆13和压力传送块14对间隙配合件3施加压力，在模压模块2内进行一次模压；
步骤2：当施压轴杆13下端面与当前最上方的防失稳工装上端面接触时，完成一次模压，然后取掉当前最上方的防失稳工装继续对间隙配合件3进行下一次模压；其中，所述步骤2执行多次，直到全部防失稳工装均被取掉；
步骤3：取掉导向工装22继续对间隙配合件3进行模压，直至间隙配合件掉入接收安全工装24。
在优选例中，利用本发明提供的环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置，进行环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配工艺步骤包括：首先将毛细芯31和蒸发器壳体32按照毛细芯31最大外径尺寸进行间隙配合，然后将间隙配合件3装配入模压模块2，利用液压器12，通过施压轴杆13和压力传送块14对间隙配合件3施加压力，在模压模块2内进行一次模压，当施压轴杆13下端面与第一防失稳工装211上端面接触时，完成一次模压；如图3，取掉第一防失稳工装211继续对间隙配合件3进行二次模压；如图4，二次模压完成后取掉第二防失稳工装212继续对间隙配合件3进行三次模压；如图5，三次模压完成后取掉第三防失稳工装213继续对间隙配合件3进行四次模压；如图6，四次模压完成后取掉第四防失稳工装214继续对间隙配合件3进行五次模压；如图7，五次模压完成后取掉导向工装22继续对间隙配合件3进行模压，直至间隙配合件掉入接收安全工装24。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置，其特征在于，包括液压模块(1)、模压模块(2)、间隙配合件(3)，其中，间隙配合件(3)装配在模压模块(2)中，间隙配合件(3)包括相连接的毛细芯(31)和蒸发器壳体(32)；
-液压模块(1)，包括支撑架(11)、液压器(12)，施压轴杆(13)，压力传送块(14)；支撑架(11)、液压器(12)，施压轴杆(13)，压力传送块(14)依次连接；
-模压模块(2)，包括由上往下依次可拆卸连接的防失稳工装组件(21)、导向工装(22)、模压工装(23)、接收安全工装(24)；
模压模块(2)连接支撑架(11)。
2.根据权利要求1所述的环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置，其特征在于，防失稳工装组件(21)，包括由上往下依次同轴设置的多个防失稳工装；多个防失稳工装之间通过法兰和螺栓可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置，其特征在于，防失稳工装组件(21)包括四个防失稳工装，这四个防失稳工装由上往下依次为第一防失稳工装(211)、第二防失稳工装(212)、第三防失稳工装(213)、第四防失稳工装(214)。
4.根据权利要求1所述的环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置，其特征在于，模压工装(23)，包括钨钢环套(231)、钨钢环(232)；钨钢环套(231)套设在钨钢环(232)外，以过紧配合进行装配。
5.根据权利要求1所述的环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置，其特征在于，防失稳工装组件(21)、导向工装(22)、模压工装(23)、接收安全工装(24)之间通过法兰和螺栓进行紧固连接。
6.根据权利要求1所述的环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置，其特征在于，压力传送块(14)位于防失稳工装组件(21)的上方。
7.一种环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配工艺方法，其特征在于，利用权利要求3所述的环路热管尺寸宽容性毛细芯与壳体装配装置，包括如下步骤：
步骤1：将毛细芯(31)和蒸发器壳体(32)按照毛细芯(31)最大外径尺寸进行间隙配合；将间隙配合件(3)装配入模压模块(2)，利用液压器(12)，通过施压轴杆(13)和压力传送块(14)对间隙配合件(3)施加压力，在模压模块(2)内进行一次模压；
步骤2：当施压轴杆(13)下端面与当前最上方的防失稳工装上端面接触时，完成一次模压，然后取掉当前最上方的防失稳工装继续对间隙配合件(3)进行下一次模压；其中，所述步骤2执行多次，直到全部防失稳工装均被取掉；
步骤3：取掉导向工装(22)继续对间隙配合件(3)进行模压，直至间隙配合件掉入接收安全工装(24)。
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